本文的主要内容安排如下:源'自:751`!论~文'网www.751com.cn
第二章以电磁理论为基础,介绍双折射现象,第三章阐述双折射产生的一些特性,第四章介绍双折射在相关领域的一系列应用。
2 双折射的电磁理论
本章将从麦克斯韦的电磁理论基础出发介绍晶体的各向异性,并以单轴各向异性的晶体为例,分析光波作为一种电磁波,在晶体中的传播过程。
2.1 晶体的各向异性及介电张量
2.1.1 晶体的各向异性
晶体发生双折射的现象,说明晶体在光学性质上显示出各向异性,即它对不同方向光的振动表现出不同的性质。在晶体中,振动方向相互垂直的两束线偏振光,有着不同的传播速度和折射率,因而发生双折射。
从电磁理论观点来看,晶体这种特殊的光学性质是因为光波电磁场与晶体之间的相互作用。晶体在性质上的各向异性,实质上表示晶体与入射光电磁场之间相互作用的各向异性。物质在外界的电磁场作用下将发生极化,如果物质结构本身呈现出各向异性,物质的极化也将是各向异性的[3]。
许多非晶体物质,其分子或原子也具有不对称的方向性,但是由于它们在物质中的无规则运动和排列,整体上仍呈现出宏观上的各向同性。只有在外界一定方向力(电磁力或应力等)的作用下,它们的取向有可能出现一定的规则性,从而表现出各向异性。这就是晶体的各向异性。
2.1.2 晶体的介电张量
麦克斯韦电磁场理论中,用介电常数ε来表示物质极化的状况。对各向同性物质,ε是一个标量常数,并且由于电感强度D和电场强度E的关系
(2-1)
所以D和E的两个矢量方向一致。但在各向异性的晶体中,极化是各向异性的,因而ε的取值也和方向相关,这样必定会导致电感强度D和电场强度E有复杂的关